一般財団法人日本自動車研究所 FC･EV研究部 三石 洋之

第8回つくば3Eフォーラム会議 「水素社会の実現に向けて」

http://www.jari.or.jp

次世代自動車と水素エネルギーの活用

水素・燃料電池自動車の安全性に関する

JARIの取組紹介

2015年1月25日（日）

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シリーズ式ハイブリッド

現行ガソリン車に多い パラレル式ハイブリッド

JHFCIホームページより

トヨタ自動車ホームページより

水素・燃料電池自動車 洞爺湖サミットに集合した燃料電池自動車（2008年、水素内燃機関自動車を含む）

燃料電池自動車

燃料電池自動車の構成

燃料電池

燃料電池自動車は電気自動車

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燃料電池とは？

日本ガス協会ホームページより

燃料電池の種類 JARI標準セル

燃料電池は、水素と酸素を使用して発電する発電機 燃料電池自動車には固体高分子形燃料電池を使用

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水素・燃料電池自動車の普及シナリオ

出典：燃料電池実用化推進協議会（FCCJ）

平成25 年6月14 日閣議決定：規制改革実施計画 「次世代自動車（燃料電池自動車など）の世界最速普及」

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2015年度までに100箇所の水素ステーションを先行整備 （首都圏：40箇所、中京地区：20箇所、関西地区：20箇所、九州地区：10箇所、都市間：10箇所程度）

水素供給インフラの先行整備

（一社）次世代自動車振興センター補助金交付決定状況 平成25年度：18ステーション 平成26年度：24ステーション（H26.6.30 3次公募） 計42ステーション

HySUT（水素供給・利用技術研究組合） 水素ステーション設置数：12ステーション

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水素ｽﾃｰｼｮﾝ （ｵﾝｻｲﾄ・ｵﾌｻｲﾄ）

水素ﾄﾚｰﾗ 水素製造工場

FC-PHV

燃料電池 電気

家庭

発電所

水素ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ（低圧）

交流送電網

直流送電網

変電所

交流送電網

浄水場

お湯 お湯

水

電気（直流）

水素

配水

圧縮機

防災拠点・大型施設

燃料電池

貯水槽

ｵﾝ・ｵﾌｻｲﾄ水素ｽﾃｰｼｮﾝ

発電設備

FC-PHV （非常用電源･移動用車両）

非常用電源

酸素

FC-PHV

非常時

非常時

電気（直流）

水素（低圧）

配水

お湯

水素を使用する低炭素・循環型社会 ～災害にも強いまちづくり～

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次世代自動車の安全に関するJARIの取り組み 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

国家プロジェクト

水素・燃料電池 自動車

リチウムイオン 蓄電池

基準策定スケジュール

委託試験・研究

水素・燃料電池 自動車

リチウムイオン 蓄電池

Hy-SEF

新エネルギー等共通基盤整備

Li-EAD事業 単電池・モジュールの標準策定

（安全評価試験法策定）

★建設開始 ★委託試験開始

（年度）

Hy-SEF: Hydrogen and Fuel Cell Vehicle Safety Evaluation Facility

★FCV国内規制見直し完了

★HFCV gtr Phase1審議開始 採択★

★ECE R100-02 ★採択 （REESS)審議

国家プロジェクトでの活用 ★設備買取

水素利用技術 （普及期）

水素製造輸送 国際基準調和

（普及に向けた取組）

水素社会構築事業 FCVの利便性向上

（70MPa車載容器基準策定）

ミレニアム事業 FCV基準整備★

（35MPa車載容器基準策定）

WE-NET

EVS gtr 審議開始★

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水素・燃料電池自動車に関する規制 圧縮水素容器・附属品 高圧ガス保安法（経済産業省）

車両 道路運送車両法（国土交通省）

①圧縮水素容器

③安全弁 （PRD)

②止弁

レセクタプル

圧力調整弁

高圧ガス保安法

圧縮水素自動車 （燃料電池自動車）

JARI技術基準（2005年3月～） JARI S001（35MPa容器基準） JARI S002（附属品基準） KHK技術基準（2013年5月～） KHK S0128（70MPa容器基準）

保安基準（2005年3月～） 別添100（水素安全） 別添101（電気安全）

UN/ECE/WP29/HFCV-SGS HFCV GTR Phase1：2013年6月採択

➡GTR13

道路運送車両法

日本の基準 審議の出発点

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場所：茨城県東茨城郡城里町 高速周回路：一周5.5km・設計速度190km/h

Hy-SEF

N

STC全景

STCおよびHy-SEF （Hy-SEF: Hydrogen and Fuel Cell Vehicle Safety Evaluation Facility)

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高圧水素試験設備

耐爆火災試験設備

液圧試験設備

液化水素試験設備

耐爆火災試験設備

環境対応型 排煙処理設備

Hy-SEF

電池試験設備

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【火災安全】 水素容器・車両の火災時の安全性確保 火災事故時の対応（消火、救援、避難・・・）

【衝突安全】 水素漏れ許容量の基準 容器・部品の耐衝撃性の確保

【水素安全】 自動車用水素容器の安全基準の確立 漏洩水素の拡散挙動の把握 水素の着火、燃焼特性の把握

【電気安全】 リチウムイオン電池、感電保護、絶縁、冷却水の絶縁

～次世代自動車の安全に関する活動～

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給気 給気

排気

水素容器や電池の火炎暴露試験、車両の火災試験などを実施 内容積260L、充填圧力70MPaの水素容器が破裂しても安全な構造（TNT火薬50kgの耐爆設計）

形 状： 内径18m、高さ16m 壁面構造： 鉄筋コンクリート（厚さ1.2m） 内壁鉄板仕上げ 消音装置： -80dB

耐爆火災試験設備

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１．車両火災時の安全性評価 放出水素火炎特性、安全な放出方法

２．車両火災事故時の対応マニュアル 消火・救助・避難の方法

３．漏洩水素の挙動解析 拡散、着火、燃焼特性の把握

事故防止の有効対策検討

４．水素容器、Li-ion電池の安全性評価 エネルギー貯蔵システムの火災安全性評価

耐爆火災試験設備の活用

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120MPa増圧機

270MPa増圧機

300MPa増圧機

自動車用圧縮水素容器等、高圧容器の圧力サイクル試験（耐久性評価）、破裂試験（耐圧性評価）などを実施

水圧試験設備（破裂試験、耐久試験）

120MPa増圧機

300MPa増圧機

水圧試験ピット （寸法：3m×6m×3m）

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一般産業用高圧容器（アルミ） VH3容器（アルミ＋CFRP）

VH4容器（プラスチックライナー＋CFRP）

破裂試験圧力線図

0

10

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30

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100

110

120

130

140

150

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00

時間：T(sec)

圧力

：P

(MP

a)

破裂圧力約118ＭPa

使用圧力(35MPa)

安全率3.37倍

高圧容器の破裂試験（水圧試験装置）

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圧縮機 （オイルレス、5段式）

蓄ガス設備 （75ℓ×3本×3バンク）

圧縮水素試験設備

水素ガス圧縮機 最高使用圧力：95MPa 製造能力：200Nm3/h

設備概要

流量制御：流量調整弁による

プレクール装置

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容器内温度分布の調査

容器内の多点計測 ・容器内ガス温度 ・ライナー内表面温度 ・ライナー内表面ひずみ

容器種類、充填圧力の比較

水素ガス急速充填

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水素ステーションでの充填時間：3分

10L/min. 濃度範囲：0.01- 4% 10L/min. 濃度範囲：4%

水素の実態 ～水素の拡散挙動～

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漏洩水素量：１分間で60m3の水素を放出（貯蔵容器内圧力：35MPa →0MPa）

トンネル内での水素の漏洩･拡散挙動

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６ｍ ６ｍ ６ｍ

0s 1/30

2/30 3/30

4/30 5/30 6/30

10/30 １

2 5

10

20 sec.

10m 10m

1/30 s 2/30 s 3/30 s 4/30 s 5/ 30 s 6/30 s 10/30s １ s 2 s 5 s 10 s 20s

０ ℃ １４００ ℃

７００ ℃

０ ℃ １４００ ℃ ０ ℃ １４００ ℃

７００ ℃

光学映像

赤外線熱画像

容器安全弁からの放出水素火炎（上方向）

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イグナイタ

ティッシュペーパ

フロアから水素放出

水素センサ & イグナイタ

水素センサ指示値が12%, になるまで水素供給後、着火

(10L/min＊15min=150L)

車室内への水素漏洩・着火試験（濃度12%)

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水素は空気中で速やかに拡散し燃焼限界以下に希釈される

希薄な水素（＜10%）はこれまで言われてきたほど危険ではない

水素はガソリン・天然ガスと比べ、危険な燃料ではない

水素の実態 まとめ

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ご清聴ありがとうございました

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